Mehr als Eisenfänger:
Pilz-Siderophore versorgen in Flechten den Partner
(Foto: MUI/Institut für Molekularbiologie)
Siderophore dienen nicht nur der Konkurrenz sondern auch der Kooperation. Letzteres haben nun Forscher:innen um Hubertus Haas am Institut für Molekularbiologie an der Medizinischen Universität Innsbruck nachgewiesen. Anhand von Flechten als Modell einer symbiotischen Lebensgemeinschaft zeigten die Wissenschafter:innen, dass der Algenpartner vom Siderophor Ferrichrom profitiert, das vom Pilzpartner produziert wird. Das renommierte Fachjournal Nature Communications berichtet über die bedeutsamen Studienergebnisse.
Siderophore sind Eisenchelatoren, molekulare „Eisenfänger“, die von Bakterien und Pilzen hergestellt werden. Sie greifen das knappe Metall aus der Umgebung und bringen es über spezielle Transporter zur Zelle. Die Erforschung von Siderophoren und deren Rolle ist ein Schwerpunkt der Forschungsgruppe von Hubertus Haas, dem Leiter des Instituts für Molekularbiologie an der Medizinischen Universität Innsbruck. In einer Publikation im angesehenen Fachjournal Nature Communications berichten die Wissenschafter:innen über eine bedeutsame neue Erkenntnis, die sie im Rahmen einer internationalen und interdisziplinären Studie bei der Untersuchung von Flechten gewonnen haben: „Siderophore fördern nicht nur Virulenz und Konkurrenz, sondern auch Zusammenarbeit.“
Flechten – eine Lebensgemeinschaft aus Pilz und Alge – gedeihen in nährstoffarmen Umgebungen. Wie die Partner mit der Eisenknappheit umgehen, war bisher unklar. Die Innsbrucker Forscher:innen untersuchten Xanthoria parietina (”gewöhnliche Gelbflechte”), einen weltweit verbreiteten Flechtenpilz, der sich mit der Mikroalge Trebouxia decolorans verbündet. Dabei fanden sie heraus, dass der Flechtenpilz das Siderophor Ferrichrom bildet. Das dafür verantwortliche Schlüsselenzym (eine nicht-ribosomale Peptid‑Synthetase) funktioniert sogar, wenn man das kodierende Gen in einen anderen, nicht-flechtenbildenden Pilz einsetzt. Besonders überraschend: „Ferrichrom fördert direkt das Wachstum der Alge. Damit liegt der erste funktionelle Nachweis vor, dass Siderophore die Eisenversorgung innerhalb einer Flechtensymbiose sichern und Ferrichrom dabei als zentraler Vermittler des Nährstoffaustauschs zwischen den Partnern wirkt“, erklärt Haas.
„Diese Studie unterstreicht einmal mehr die zentrale Bedeutung von Eisen, sowie die Schlüsselrolle der Siderophore im mikrobiellen Umgang mit diesem lebenswichtigen Metall“, sagt der Institutsleiter.
Molekulare Multitalente
Bereits zuvor zeigte sein Team als erstes, dass Siderophore für die Virulenz des Schimmelpilzes Aspergillus fumigatus unverzichtbar sind. Dieser Erreger kann bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem lebensbedrohliche Infektionen, so genannte Aspergillosen, auslösen. Später wies die Gruppe nach, dass Siderophore auch für pflanzenschädigende Pilze entscheidend sind.
Siderophore spielen zudem in der „Mikroben-Rivalität“ eine Rolle: „Wer das Eisen besser bindet, gewinnt“, bringt es Haas auf den Punkt. In den Atemwegen von Menschen mit zystischer Fibrose kann das Bakterium Pseudomonas aeruginosa den Pilz A. fumigatus mithilfe des Siderophors Pyoverdin aushungern. Der Pilz wehrt sich mit Triacetylfusarinin C. Das Haas-Team hat den pilzspezifischen Herstellungsweg der Siderophore entschlüsselt. Er gilt als vielversprechendes Ziel für neue Pilzmedikamente. Zudem wurden Siderophore als mögliche Urin-Biomarker für eine nicht-invasive Aspergillose-Diagnose etabliert Gemeinsam mit der Gruppe von Clemens Decristoforo an der Univ.-Klinik für Nuklearmedizin gelang es den Forscher:innen, Pilzinfektionen per Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sichtbar zu machen – mit einem Gallium-Isotop als Eisen-Ersatz. Der Aufnahmemechanismus von Siderophoren könnte zudem neue Möglichkeiten für die Behandlung von Pilzinfektionen eröffnen. Ein neuartiges antifungales Molekül mit Siderophor-Struktur hat Haas zufolge die klinische Phase I-Studie bereits erfolgreich abgeschlossen.
(20. Juli 2026, Text. red/T. Mair, Fotos: MUI/Institut für Molekularbiologie; D. Bullock)
Forschungsarbeit: Happacher, I., Pichler, G., Abt, B. et al. Siderophore production by the lichen fungus Xanthoria parietina supports its algal symbiont. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-74988-9